Wanneer je een PCB ontwerpt, is het essentieel om te begrijpen dat een goed ontwerp niet alleen afhangt van het functioneren van het product, maar ook van hoe gemakkelijk en kostenefficiënt het kan worden geproduceerd. Het kan frustrerend zijn om een ontwerp te maken dat visueel aantrekkelijk is en goed presteert in simulaties, maar vervolgens vast te lopen tijdens de fabricage door gebrek aan praktische overwegingen. Het is daarom cruciaal om niet alleen te denken aan de elektrische prestaties, maar ook aan de productiecapaciteiten van je fabrikant.

Een van de belangrijkste onderdelen van dit proces is het kiezen van de juiste footprint voor je componenten. Veel ontwerpsoftware zoals SnapEDA biedt toegang tot duizenden symbolen, footprint-bestanden en 3D-modellen voor onderdelen. Deze bestanden kunnen worden gedownload in het formaat dat overeenkomt met de CAD-software die je gebruikt, maar het is van cruciaal belang om te controleren of deze bestanden correct zijn. Dit geldt voor elke footprint die je downloadt, zelfs als deze niet door jou zelf is ontworpen. De gegevens in datasheets dienen altijd als referentie om te verifiëren of de afmetingen, de silkscreen, de pinindeling, het paste-masker, en de lay-out overeenkomen. Als de datasheet niet specifieke details heeft, zoals bijvoorbeeld het paste-masker, moet je de relevante waarde uit de JEDEC-norm gebruiken.

Hoewel een datasheet slechts één aanbevolen footprint kan tonen, kunnen er meerdere juiste versies zijn voor hetzelfde onderdeel. Fabrikanten bieden vaak verschillende varianten van dezelfde footprint aan, zoals kleine, middelgrote of grote versies, afhankelijk van hoeveel ruimte er rond de pinnen beschikbaar is. De kleinere versie is ideaal voor situaties waarin ruimte schaars is, terwijl de grotere versie handiger is bij handmatige assemblage, waar het eenvoudiger is om een soldeerbout op de pads te plaatsen.

Bij de ontwerpcontrole is het belangrijk om bijzonder aandacht te besteden aan onderdelen die vaak moeilijk te onderscheiden zijn, zoals drie-pins MOSFET’s of BJTs. Deze componenten komen in verschillende varianten met subtiele verschillen in pin-indeling die makkelijk over het hoofd kunnen worden gezien. Het gebruik van een gestandaardiseerde benaming zoals B, E en C voor een BJT (basis, emitter, collector) of G, S en D voor MOSFET’s (gate, source, drain) kan helpen om verwarring en fouten te voorkomen. Het gebruik van consistente pin-namen in plaats van nummering maakt het makkelijker om hetzelfde symbool voor verschillende footprints te hergebruiken, zonder de kans op vergissingen in de pin-to-pad mapping.

Wat betreft de productie van je PCB, is het belangrijk om te begrijpen dat fabrikanten vaak ontwerpbeperkingen hebben die je ontwerp moeten sturen. De meeste fabrikanten kunnen zeer kleine tracebreedtes en complexe via-structuren realiseren, maar dit komt vaak met hoge kosten. Als je ontwerp kan worden gerealiseerd met standaard specificaties, bespaar je aanzienlijk op de kosten en de tijd die nodig is voor de productie. Als je bijvoorbeeld een trace van 9 mil ontwerpt, maar je fabrikant heeft een standaard voor 10 mil, kies dan voor de 10 mil trace als dit niet cruciaal is voor je ontwerp. Dit voorkomt onnodige kosten en vertragingen.

Fabrikanten hebben vaak regels voor de minimalisatie van de featuregroottes en de tussenruimten, en deze moeten worden nageleefd in de ontwerpsoftware. Het is van cruciaal belang om deze regels goed te begrijpen en te implementeren om ervoor te zorgen dat de productie soepel verloopt. Veel fabrikanten bieden design rule check (DRC) bestanden aan die automatisch in je ontwerpsoftware kunnen worden geïmporteerd. Dit helpt bij het identificeren van veelvoorkomende ontwerpfouten voordat je het ontwerp naar de fabrikant stuurt. Zelfs als er geen specifieke DRC-bestanden beschikbaar zijn, kan het nuttig zijn om de specificaties op de website van de fabrikant te controleren en tools zoals FreeDFM.com te gebruiken om de gerberbestanden vooraf te controleren.

Wanneer je werkt met high-speed of RF-vereisten, is het essentieel om rekening te houden met de beschikbare stapels en materialen van je fabrikant. Dit heeft niet alleen invloed op de kosten, maar ook op de prestaties van je ontwerp. Soms kunnen exotische of op maat gemaakte stapels veel duurder zijn en lange levertijden hebben. In veel gevallen kan het aanpassen van je ontwerp aan de beschikbare stapel eenvoudig zijn, wat aanzienlijke besparingen kan opleveren.

Fabrikanten vereisen ook een minimale ruimte rond gaten, vooral bij het boren van via’s. Als de ruimte te klein is, kan het ontwerp door de fabrikant worden aangepast, wat kan leiden tot onnodige vertragingen. Het is dus het beste om dit probleem al tijdens het ontwerp te herkennen en te corrigeren.

Ten slotte moeten je ontwerpmethoden ook rekening houden met de productie van de silkscreen-markeringen en de kwaliteit van de soldeermaskerlagen. Fabrikanten hebben verschillende eisen voor de afstand van koper van de rand van de PCB, maar 1 mm is meestal een veilige marge. Dit is vooral belangrijk als je de boards zelf zou moeten snijden of frezen. Het kan ook nuttig zijn om voor een hogere resolutie van de silkscreen markeringen te kiezen door twee lagen van verschillende kleur soldeermasker te gebruiken in plaats van de standaard silkscreen, hoewel dit extra kosten met zich mee kan brengen.

Het succes van een PCB-ontwerp is dus niet alleen afhankelijk van de prestaties van het uiteindelijke product, maar ook van de zorgvuldigheid van het ontwerpproces en de afstemming op de productiecapaciteiten van de fabrikant. Het is essentieel om niet alleen de technische vereisten van de onderdelen en hun plaatsing op de printplaat te begrijpen, maar ook om rekening te houden met de beperkingen en mogelijkheden van de fabricage. Dit zorgt ervoor dat het ontwerp niet alleen functioneert zoals verwacht, maar ook op een kostenefficiënte en tijdige manier geproduceerd kan worden.

Hoe vermijd je vertragingen in de PCB-fabricage?

Het ontwerp van een PCB is slechts het begin. Zodra de ontwerpbestanden naar de fabriek zijn gestuurd, kan de fabricage snel uit de hand lopen als er fouten of ontbrekende gegevens zijn. Zelfs kleine vertragingen kunnen de opleverdatum met een dag of meer verschuiven. Dit is een van de gemakkelijkste manieren waarop een project onverwacht achter op schema kan raken. Wanneer de fabriek merkt dat bestanden ontbreken, niet geopend kunnen worden vanwege het verkeerde formaat of denkt dat er iets is dat de fabricage kan beïnvloeden, wordt de bestelling in de wacht gezet totdat het probleem is opgelost. Dit klinkt misschien als een klein ongemak, maar in de snel bewegende wereld van moderne PCB-fabricage kunnen enkele uren vertraging genoeg zijn om de geplande verzenddatum te missen.

Een veelvoorkomende manier om vertragingen te voorkomen, is door voor het genereren van de uitvoerbestanden een DRC (Design Rule Check) en ERC (Electrical Rule Check) uit te voeren. Alle PCB-fabrikanten bieden meestal een pagina op hun website met de specifieke DRC-vereisten voor fabricage. Dit zorgt ervoor dat je ontwerp voldoet aan de technische normen van de fabrikant en voorkomt veelvoorkomende ontwerpfouten. Sommige fabrikanten bieden zelfs een downloadbare DRC-file voor populaire CAD-programma’s, zodat je deze eenvoudig kunt importeren en uitvoeren.

Een ander belangrijk aspect is de keuze van het juiste bestandstype. Het standaardbestandsformaat voor PCB-fabricage is het zogenaamde Gerber-formaat. Dit formaat werd in de jaren '80 geïntroduceerd door een bedrijf met dezelfde naam, en hoewel het oorspronkelijk werd bedacht door dit bedrijf, is het tegenwoordig alomtegenwoordig in elektronisch ontwerp. De meest gebruikte versie van dit formaat is de RS-274X. Zorg ervoor dat je CAD-programma deze versie genereert en niet de verouderde RS-274-D, die in moderne tools meestal automatisch wordt vermeden. Gerber-bestanden bevatten tekstuele informatie over de grafische weergave van de functies op je bord, maar de bestandsextensies kunnen per programma variëren. Je CAD-programma genereert mogelijk meer uitvoerbestanden dan alleen die welke in de documentatie staan. Zo moet je, bij ontwerpen met meerdere lagen, extra bestanden voor elke laag toevoegen. Vergeet ook het boorbestand niet, een cruciaal bestand voor de productie.

Naast de Gerber-bestanden is het handig om een aanvullende README.txt toe te voegen aan je verzending. In dit bestand beschrijf je wat de verschillende bestanden zijn, het stapelplan dat je wilt fabriceren, en andere specifieke ontwerpinformatie. Dit kan voorkomen dat de fabrikant het ontwerp verkeerd interpreteert of denkt dat er fouten in zitten. Dit is vooral belangrijk als je een niet-standaard ontwerp hebt. Je kunt bijvoorbeeld een diagram van je custom stackup bijvoegen, met daarin details over het materiaal, de dikte van de substraten, de koper dikte en andere belangrijke specificaties voor elke laag. Als er impedantie-gestuurde lijnen in je ontwerp zitten, moet je ook een lijst van netwerken toevoegen die specifiek moeten worden gecontroleerd, samen met hun gewenste breedte en impedantie.

Het is ook een goed idee om je Gerber-bestanden te controleren voordat je ze naar de fabrikant stuurt. Dit kan eenvoudig worden gedaan met programma’s zoals gerbv (gratis en open source) of ViewMate, die beide helpen bij het controleren van bestanden. Met deze tools kun je gemakkelijk ontbrekende bestanden ontdekken, omdat je alle bestanden tegelijkertijd opent en eventuele discrepanties onmiddellijk ziet.

Naast het verzenden van de juiste bestanden, speelt een goed voorbereide BOM (Bill of Materials) een grote rol in het versnellen van het inkoopproces. Een BOM bevat de belangrijkste informatie die de fabrikant nodig heeft om de juiste componenten van de juiste leveranciers te bestellen. De belangrijkste gegevens die je moet opnemen zijn de referentienummer, de hoeveelheid en het fabrikantnummer. Als je BOM goed georganiseerd is, kan dit het hele inkoopproces versnellen. Distributeurs zoals DigiKey, Mouser en Arrow bieden tools waarmee je eenvoudig een BOM kunt uploaden en de onderdelen automatisch aan je winkelwagentje kunt toevoegen.

Een handige functie die sommige distributeurs bieden, is de mogelijkheid om een opmerking toe te voegen aan elk onderdeel, bijvoorbeeld het referentienummer van het onderdeel, de naam van het project of beide. Dit kan vooral nuttig zijn als je meerdere projecten tegelijkertijd hebt en je wilt dat de onderdelen duidelijk gelabeld zijn. Het biedt ook extra gemak bij de handmatige assemblage van het bord, omdat je de zakjes direct kunt koppelen aan de silkscreen labels op het bord.

Ten slotte is het van belang om tijdens het proces van onderdelen inkoop altijd te zorgen dat de fabrikantnummer in je BOM consistent blijft, zodat je niet afhankelijk wordt van de distributienaam of nummer. Dit maakt je BOM agnostisch voor distributeurs en voorkomt dat je voortdurend wijzigingen moet aanbrengen bij elke leverancier.

Welke bedrijven en diensten zijn cruciaal voor een productontwikkelingstraject?

In de wereld van productontwikkeling zijn er veel verschillende soorten bedrijven en diensten die essentieel kunnen zijn voor het succes van een project. Het kiezen van de juiste partners voor ontwerp, productie, assemblage en logistiek kan een groot verschil maken, zowel in de kosten als in de snelheid van productie. De volgende bedrijven en diensten vormen een overzicht van enkele van de belangrijkste spelers in dit veld.

Een van de meest voorkomende en tegelijkertijd kosteneffectieve manieren om PCB's (Printed Circuit Boards) te produceren is via bedrijven zoals Seeed Studio, die zeer lage prijzen biedt ondanks langere doorlooptijden. Andere belangrijke fabrikanten van PCB's zijn Gorilla Circuits, die bekend staan om hun uitstekende assemblagediensten, en MacroFab, dat een turn-key PCB-manufacturing oplossing aanbiedt, met name in de VS. Ook OSH Park biedt lage kosten voor tweelaagse en vierlaagse PCB's, hoewel de doorlooptijden langer kunnen zijn.

Naast de productie van PCB's is ook het produceren van soldeerpasta-stencils van belang voor een soepele assemblage. OSH Stencils biedt een kosteneffectieve oplossing voor dit specifieke onderdeel van het assemblageproces. Wanneer flexibiliteit gewenst is, kunnen bedrijven zoals Small Batch Assembly uitkomst bieden, die designflexibiliteit ruilen voor lagere kosten.

Wanneer het aankomt op de fabricage van elektronica, zijn er verschillende contractfabrikanten die essentieel kunnen zijn voor een efficiënte productie. Aoyagi, een middelgrote OEM uit Shenzhen, is gespecialiseerd in IoT- en elektronische speelgoedproducten en biedt flexibele voorwaarden en snelle doorlooptijden. Evermuch, een klein maar zeer wendbaar bedrijf, heeft een MFi-licentie, wat betekent dat het in staat is om Apple-accessoires te vervaardigen, en Ryder Industries maakt een breed scala aan accessoires, waaronder gamingaccessoires en IoT-producten.

Voor grotere productiebehoeften kan een bedrijf als Sanmina, met bijna 80 productievestigingen wereldwijd, uitkomst bieden. Bedrijven zoals Tankya bieden volledige productieoplossingen voor kabels en accessoires, en hebben ook de nodige licenties voor het maken van Apple-producten. Een ander noemenswaardig bedrijf is Worthington Assembly, dat zich richt op de VS-markt en een betrouwbare partner is voor elektronica-assemblage in Massachusetts.

Naast de productie van elektronische onderdelen, zijn er ook bedrijven die zich richten op de fabricage van specifieke onderdelen, zoals Fictiv, dat 3D-printen en CNC-diensten aanbiedt. Bedrijven zoals Gener8 bieden ontwerpdiensten en kunnen helpen bij de productie van kleine series, wat handig is voor bedrijven die prototypes of beperkte oplages nodig hebben.

Er zijn ook bedrijven die zich richten op de vervaardiging van metalen en kunststof onderdelen, zoals JunYi Metal and Plastic uit Shenzhen, dat CNC-bewerking, spuitgieten en andere technieken aanbiedt. Protolabs biedt snelle prototypingdiensten en is in staat om bijna alles te maken, met een productiecapaciteit van maximaal 10.000 stuks.

Op het gebied van materiaalvoorziening is McMaster-Carr een uitstekende bron voor bijna elk mechanisch onderdeel of grondstof die nodig is voor een product. TAP Plastics biedt een breed scala aan plastics en andere materialen die ideaal zijn voor prototypebehuizingen.

Voor bedrijven die te maken hebben met het juridische aspect van productontwikkeling, zoals octrooien en intellectueel eigendom, zijn er advocatenkantoren zoals Cognition IP, die zich specifiek richten op IP-bescherming en patenten. Schox Patent Attorneys, gevestigd in Silicon Valley, is een van de meest gerespecteerde kantoren op dit gebied en heeft veel technische experts in dienst die helpen bij het schrijven van sterke patenten.

De logistiek en verzending zijn ook essentiële onderdelen van het productieproces. Bedrijven zoals Flexport bieden logistieke oplossingen en kunnen helpen bij het verschepen van producten van de fabriek naar de klanten. Flowspace biedt magazijn- en distributiediensten, inclusief het opnieuw verpakken en etiketteren van producten. ShipBob, een ander belangrijk bedrijf in dit segment, maakt het mogelijk om een snelle levering van producten aan klanten te garanderen.

Voor bedrijven die actief zijn in de wereld van 3D-printen, zijn er verschillende opties voor het printen van zowel kleine als grote series. Sculpteo biedt goedkope selectieve lasersintering, terwijl Shapeways een breed scala aan materialen aanbiedt, hoewel de doorlooptijden langer kunnen zijn. Voodoo Manufacturing kan 3D-geprinte onderdelen leveren van één tot tienduizenden stuks, wat ideaal is voor grotere producties zonder de kosten van dure gereedschappen voor spuitgieten.

Naast de productie en assemblage zijn er ook bedrijven die zich richten op de fulfilment van producten, zoals DCL, een van de grootste fulfilmentcentra voor hardwarebedrijven. Floship is ideaal voor crowdfundingsprojecten en heeft ervaring met het verzenden van kleine hoeveelheden naar Azië en Australië. Fulfillrite en Shipwire bieden ook fulfilmentoplossingen, met Shipwire als een softwarelaag bovenop verschillende fulfilmentcentra.

Naast al deze bedrijven is het van essentieel belang om goed te begrijpen hoe de keten van productontwikkeling en productie werkt. Het kiezen van de juiste partner kan niet alleen kosten besparen, maar ook de tijd tot marktlancering aanzienlijk verkorten. Elk van deze bedrijven biedt unieke voordelen, afhankelijk van de specifieke behoeften van een project. Het is belangrijk om te kijken naar het type product dat wordt ontwikkeld, het beschikbare budget, en de tijdlijn waarin het product op de markt moet worden gebracht. De selectie van een geschikte partner is een strategische keuze die een directe invloed heeft op het succes van het product in de markt.

Hoe Neuro-Fuzzy en Optimalisatiealgoritmen de Toekomst van Duurzame Energie en Slimme Systemen Vormgeven
Wat zijn de implicaties van overgangskansen in Markov-processen voor heterogene populaties?
Waarom Cryogene Systemen de Toekomst van Computeren Kunnen Vormgeven: Efficiëntie en Prestaties op Ultra-Lage Temperatuur